化学泥浆护壁总结最终版.docx

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化学泥浆护壁总结最终版

一、前言

最近几年来，跟着国家建设的飞快发展，高速铁路、高速公路和市政道路工程不断兴建。

在各项工程中地铁建设发展最为快速，对桩基质量、成孔速度、环保等要求不断提升。

在钻孔灌输桩施工中，旋挖钻以成孔质量好、速度快，噪声小、无污染或小污染等优势快速占据了桩基市场。

因为旋挖成孔施工无循环造浆功能，只好采纳静态泥浆稳固液护壁，靠不断地向孔内进行补浆来保证孔内外水压的均衡和护壁成效。

当前我国传统上仍采纳膨润土矿物泥浆护壁，可是在某些复杂地质条件下，膨润土泥浆存在必定的限制性。

跟着市场的发展，外国化学聚合物泥浆技术渐渐地引入国内，并获得优秀成效。

下边经过西安地铁六号线3标侧坡站的实例来论述在复杂地质条件下采纳化学聚合物泥浆护壁，大功率旋挖钻机高效成孔技术。

二、工程概略

2.1工程概括

侧坡站位于高新区，设置在西太路和规划纬三十六路十字路口，车站主体沿西太路路西呈南、北向跨路口部署，是六号线的第二个车站，南接南客站，

北接纬三十二站。

车站为地下两层岛式站台车站，有效站台宽度11m，地下一

层为站厅层，地下二层为站台层，有效站台中内心程为YCK12+215.000，车站总长215.75m，标准段总宽19.7m，有效站台中内心程轨面埋深15.35m。

2.2工程地质与水文地质

1.2.1工程地质

（1）岩土分层及特点

本标段沿线波及地层自上而下主要为：

第四系崭新统Q4.第四系上更新统Q

3、第四系中更新统Q2等。

主要地层特点自上而下分述以下：

1-1杂填土Q4ml：

1/11

主要散布于西太路沿线，杂色，松懈，成分凌乱，主要由沥青、碎石和混凝土块构成，含大批砂砾。

1-2素填土Q4ml：

宽泛散布于地表，以褐黄色为主，硬塑，主要由黏性土构成，含少许砾石，土质不均。

2-1黄土状土Q4al+pl：

宽泛散布于地表，为崭新统主要地层，黄褐色为主，局部夹有脆弱层，土质较匀，具针状孔隙，虫孔发育，可见姜石和蜗牛壳碎片；以硬塑为主。

2-2粉质黏土Q4al+pl：

主要散布与黄土状土下部，为崭新统主要地层，黄褐色，以可塑为主，局部夹有脆弱层，土质较均，含黑色斑点，偶见姜石或蜗牛壳。

2-4粉细砂Q4al+pl：

仅局部揭露，褐黄色，湿润～饱和，密实为主，砂质不纯，含零星砾石，局部夹薄层粉土。

3-1新黄土Q3eol：

主要散布于纬三十二站进站段，棕黄色，硬塑为主，土质较均，含白色钙质菌丝，偶见姜石和蜗牛壳碎片。

3-2xxQ3el：

主要散布于纬三十二站进站段，棕红色为主，硬塑，距针状孔隙，可见白色菌丝，含钙质结核，几部富集成层。

3-3粉质黏土Q3al+pl：

宽泛散布，为上更新统主要地层，颜色较杂，以浅灰色、棕黄色、黄褐色为主，可塑为主，局部软塑，土质较均，含铁锰质斑点及钙质结核，局部钙质结核富集。

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3-4粉土Q3al+pl：

局部散布，浅灰色、灰黄色，湿、密实，土质较均，含少许钙质结核，局部夹薄层砂。

3-5粉细砂Q3al+pl：

断续散布，浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质较纯，矿物成分以长石石英为主，含少许云母。

3-6中砂Q3al+pl：

浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少许黏性土。

3-7粗砂Q3al+pl：

浅灰色、灰黄色，饱和、密实为主，砂质不纯，含少许黏性土和砾石。

4-3粉质黏土Q2al+l：

宽泛散布，为中更新统主要地层，色杂，以深灰色、青灰色、灰黑色为主，以可塑为主，土质较均，含铁锰质斑点及零星钙质结核，局部钙质结核富集。

4-4粉土Q2al+l：

局部散布，颜色较杂，以深灰色为主，属稍湿、密实状态，土质不均，含砂和姜石。

4-5粉细砂Q2al+l：

断续散布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少许砾石和黏性土，局部为团状块。

4-6中砂Q2al+l：

断续散布，灰色，饱和，密实为主，砂质不纯，含少许砾石和黏性土，局部为团状块。

3/11

（2）工程地质条件评论

标段地区穿越地质有关评论如表2-2：

表2-2xx土层工程地质评论

地层编号1-23-13-23-3

3-5

3-6

3-7

3-8

4-3

4-5

4-6

4-7

4-8土

粉砂

中砂

粗砂

砾砂土粉砂

中砂

4/11

粗砂

砾砂

粉质黏

中等压缩性，工程性质较好

作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，已造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，办理不妥易引发工程地质灾祸；桩基易发生塌孔。

称素填土

黄土

古土壤

粉质黏

地层名

特点及对工程的影响

工程性质差，基坑开挖易坍塌，桩基施工易塌孔。

拥有稍微湿陷性，局部拥有中等湿陷性，中等压缩，工程性质一般

膨胀潜势为弱，中等压缩，工程性质一般中等压缩，工程性质较好

作为基础持力层，工程性质较好；但基坑开挖后易坍塌，易造成边坡失稳，在水头压力作用下易产生涌砂现象；施工明挖基坑时，降水管井成井及围护桩的施工中易流砂、塌孔，办理不妥易引发工程地质灾祸；桩基易发生塌孔。

3.2.2水文地质

（1）地下水位及动向特点

5/11

依据勘探报告，地下水位高程411.18～413.53m，地下水位埋深6.9～9.2m之间。

地下水位与季节、天气、地下水赋存、补给及排泄有亲密的关系，每年

的7～10月为雨季，大气降水丰沛，水位会显然抬升，冬天因降水减少，地下

水位随之降落。

依据多年动向资料剖析，地下水年变幅在1.0～2.0m，水位呈降落趋向。

（2）地下水赋存及种类

本段地下水种类主要为第四系松懈层孔隙潜水。

场所潜水赋存于第四系崭新统、上更新统及中更新统洪积的粉质黏土、砂类土中。

主要含水层为上更新统及中更新统的粉质黏土及砂层。

（3）地下水的补给、径流、排泄

本区地下水补给主要经过大气降水入渗、农业浇灌及侧向径流补给，其径流方向与地形坡度一致，地下水整体由东南流向西北沣河，垂直向上第四系松懈层孔隙水与浅层承压水经过越流互相作用联通补给。

排泄方式主要为蒸发、侧向径流排泄、人工开采、潜水越流排泄等。

三、化学泥浆的制备与使用

3.1泥浆制备

泥浆在钻孔过程中极为重要，起着保护孔壁，防备坍塌的作用，特别是在本工程的素填土层和砂层，泥浆性能将直接影响钻孔的成败。

我们经过试桩认真研究认真比对，结果采纳高分子聚合物化学泥浆护壁的防塌孔、防渗漏性能最好。

3.2钻孔泥浆质量差将造成的结果

（1）没法形成护壁泥膜或形成泥皮粘附力差，易于零落，致使孔壁稳固性差，易塌孔和缩径。

（2）泥浆的稠度大，比重要，含砂率高，形成的泥皮质量差，厚度大，降低桩的侧摩阻力。

量不好，桩的侧摩阻力也难以发挥。

3.3黏土造浆

6/11

钻孔桩开始施工时，出于对成本的考虑，使用黏土进行造浆。

配比为：

水∶黏土∶纯碱=100∶40∶

0．2（加入纯碱是为了使泥浆pH值增大，使黏土颗粒分别，使粘粒表面负

荷增添，增添水化膜厚度，提升泥浆的胶体率和稳固性）。

施工过程中对泥浆进行了抽检，3项指标分别为比重

1．03～

1．1，粘度18～20Pa·s，含砂率2%～4%。

采纳该泥浆护壁钻孔过程中发生

了漏浆、孔壁坍塌现象，主要塌孔地层素填土层和砂层。

经剖析以为塌孔原由为：

泥浆比重偏小，粘度偏低，使孔壁未形成坚固泥皮，对素填土层和砂层缝隙不可以进行有效封堵，护壁成效差。

3.4膨润土造浆

依据地勘报告，素填土层、砂层较厚且砂层重复出现，松懈～稍密状，土杂，孔隙率大，简单发生流砂，黏土泥浆已经没法有效护壁，漏浆及塌孔现象严重，影响成桩质量，故决定改用膨润土造浆。

（1）泥浆原资料

钻孔泥浆采纳不分别、低固相、高粘度的钠质膨润土造浆，此外适当加入纯碱（Na

2CO

3）。

膨润土：

采纳钠质膨润土，用量为水的8%，即8kg膨润土可掺100kg的水。

碳酸

钠：

又称纯碱，提升泥浆的胶体率和稳固性，降低失水率。

掺入量为泥浆的0.2%。

7/11

（2）泥浆拌制

泥浆调制采纳机械搅拌，搅拌时将定量的清水加入搅拌机，而后慢慢地加进与水量相应的膨润土，并开动机器搅拌，最后加入纯碱，成浆后翻开出浆门出浆。

（3）膨润土性能指标检测

泥浆搅拌达成检测泥浆各项性能，3项指标分别为比重

1．04～

1．06，粘度1～20Pa·s，含砂率＜1%。

检测达成再次钻孔，护壁成效在素填土层显然提升，但在砂层处没显然成效，仍旧出现泥浆渗漏和塌孔现象。

说明在复杂地质条件下，按惯例性能指标要求，泥浆护壁成效不显然。

3.5化学泥浆应用

在本工程复杂地质条件下，需要较大粘度、堵漏、护壁成效更好的泥浆达到稳固的护壁成效，完全解决钻孔过程中的漏浆、塌孔问题，保证施工进度和桩身质量。

经过频频对照研究，决定采纳化学聚合物泥浆。

（1）泥浆配制

旋挖取土成孔中，静态泥浆作为成孔过程的稳固液，主要作用是护壁。

采纳高分子化学聚合物泥浆能在孔壁四周形成强韧的保护膜，有效封堵孔壁四周的缝隙，防备泥浆渗漏，同时对孔壁供给压力，防备在不稳固地层中钻孔的坍塌、流砂现象的发生。

又能充散发挥旋挖钻工作效能，提升掘进速度。

化学泥浆采纳原资料及掺加比率见表1。

表1化学泥浆主要资料及配比资料名称比率/%

100水6

8/11

膨润土

0.2

羟甲基纤维素

0.2

纯碱

803大裂痕堵漏剂重晶粉1.5

按需量掺入

首批泥浆在搅拌机中搅拌，搅拌时，先将定量的清水加入搅拌机，而后按比率慢慢地加进膨润土，再加各化学增添剂。

因为增粘剂可能会影响膨润土的溶胀，因此要在膨润土以后放入，并开动机械搅拌，成浆后，翻开浆门让泥浆流入泥浆池内的储浆池中。

此后调制泥浆时依据现场实质状况，利用既有钻孔桩的钢护筒作搅拌池进行泥浆拌制，按以上次序加入泥浆原资料，开机搅拌平均后取样进行泥浆检测，检测合格后，将拌制达成的成品泥浆注入泥浆池中储存。

表2化学泥浆性能指标

项目

泥浆比重/（g·cm3）

粘度/（Pa·s）

PH值

含砂量/%指标

1.1

33

8．0～

9/11

11．0≤0．5检测方法

比重计丈量

标准漏斗粘度计测定

PH试纸

含砂计测定

因本工程地质特别，素填土层和砂层松懈，孔隙率大，因此适合提升了泥浆的粘度和比重。

施工时泥浆中高分子聚合物充分填补孔壁缝隙，形成强韧保护膜；同时大比重泥浆能够给孔壁更大的侧压力，进而保证孔壁稳固，有效防备渗浆、流砂、塌孔发生。

四、钻孔

4.1成孔

本工程采纳履带式旋挖钻机钻进，柴油机自带动力装置，行走方便，能知足现场复杂的场所状。

钻进系统用液压动力头带动钻杆，钻头切削土体。

钻杆采纳伸缩式，不必安装拆卸，自带仪表随时监控孔深及钻孔倾斜度。

（1）开钻前找准桩位并拉好“十”字线，瞄准桩位后，经现场技术人员检查合格后方可开钻。

（2）开钻时（地表下8m之内），应轻压慢进，适合延伸钻进时间，并实时将泥浆注入孔内，均衡地层压力，并在孔壁四周形成泥皮，保护孔壁。

钻头旋挖切削土体，提出孔外，翻开钻头底盖倒土至铲车斗内运至指定地址。

（3）因本工程上层为回填土，地层松懈，正常钻进时应控制进尺速度，做到轻提慢放，要求每回次不超出

0．5m。

在不一样的地质层中换用相应的钻头，并随进尺注入泥浆到孔内保护孔壁

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（4）严格控制孔内液面高度，采纳储浆池经过泥浆沟与钻孔相连，实时补

充泥浆到孔内，施工中应一直保持孔内液面在护筒底部100cm以上。

（5）靠近终孔时，应采纳封底捞砂钻头钻进，减少回次进尺量（达到

30cm左右），渐渐把孔底的稠泥浆取出。

达至终孔深度时，阻滞20～30min，

使泥浆中的悬浮物积淀，用钻头捞出，保证沉渣厚度不大于10cm。

（6）钻进过程中应认真填写钻进记录，详尽记录地层变化状况，并依据土层变化状况在不一样土层处拿出土样，当发现地层异样时，应实时通知现场技术人员。

封底捞砂钻头切削土体后直接将钻碴所有提出孔外，故在成孔时孔内已

基本无悬浮钻屑，因此在吊装钢筋笼后丈量沉渣厚度均不超出5cm，依据实质状况可不进行二次清孔，有效提升了成孔效率和成桩质量，表现了化学泥浆的

优胜性。

五、化学泥浆护壁旋挖高效成孔应用成效

（1）采纳化学泥浆护壁后，极少出现过渗漏、、流砂、塌孔现象，有效保证了成孔质量。

（2）使用传统泥浆护壁法成孔速度较慢且在下钢筋笼前需多次清孔，化学泥浆护壁法例大大提升了成孔速度，减少了清孔次数。

（3）化学泥浆护壁旋挖高效成孔钻孔时不产生大批的液体泥浆，钻碴为固态，且数目少，易清理、外运办理，节俭泥浆办理花费，降低成本，并可减少环境污染，有益于环境保护。

六、结束语

高分子聚合物化学泥浆作为一种新式资料已被引入中国市场，特别是针对复杂的松懈、孔隙率大、不稳固的粉细砂及砂砾石较厚的易坍塌地层，其优秀的护壁性能在现场施工中获得了优秀的实质成效。

我国日趋占有市场主导地位的大功率旋挖钻机可高效成孔，配以化学泥浆护壁，既提升了成孔效率，又能保证钻孔灌输桩施工质量，为飞快发展的国家基础设备建设供给有益保障。

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